淺談邊坡柔性防護在工程實際施工中的應用

1、<p>　　淺談邊坡柔性防護在工程實際施工中的應用</p><p>　　【摘要】本文以觀音巖水電站左岸邊坡柔性防護的意義為切入點，進而詳細分析了當下新型的邊坡柔性防護措施的原理和特點，進而結合邊坡防護工程的實例，具體闡述了邊坡柔性防護在實際施工中的應用，以期能夠為今后類似邊坡柔性防護施工提供參考。 </p><p>　　【關鍵詞】邊坡柔性防護工程施工應用 </p>

2、<p>　　中圖分類號： TU7文獻標識碼： A </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　觀音巖水電站位于云南省麗江市華坪縣與四川省攀枝花市交界的金沙江中游河段，為金沙江中游河段規(guī)劃的八個梯級電站的最末一個梯級，上游與魯?shù)乩娬鞠嚆暯印?</p><p>　　在工程施工過程中，面對各種復雜而危險的地質，

3、必須要采取合理的邊坡柔性防護措施，以提高工程的安全性，確保工程竣工投入使用后能夠正常使用。 </p><p>　　二、邊坡柔性防護的重要意義 </p><p>　　1、體現(xiàn)自然,減少人工痕跡 </p><p>　　在確保邊坡穩(wěn)定的前提下放棄傳統(tǒng)的砌石防護，采用柔性防護，一方面可營造各具特色又與沿線自然和人文環(huán)境和諧統(tǒng)一的公路景觀，使公路投入營運后能創(chuàng)造“車在林中行”

4、的優(yōu)美環(huán)境；另一方面可大大減少人工痕跡，弱化圬工砌體對視覺的影響,給司乘人員寧靜舒適的感覺。 </p><p>　　2、美化公路,保護和改善環(huán)境 </p><p>　　柔性邊坡防護的目的在于保護和改善環(huán)境，根據(jù)周邊植被情況，通過必要的手段使整治的范圍盡快恢復植被，通過選擇鄉(xiāng)土樹種，并采用多種植物相搭配,不僅能美化公路兩側環(huán)境，使之與周邊環(huán)境融為一體，而且能達到建立景觀植物群落及豐富林相的效

5、果。 </p><p>　　3、恢復生態(tài)，隔音防塵減污 </p><p>　　通過環(huán)境再造，一方面可達到“土生土長、原汁原味、順其自然”的立體綠化效果，建立新型綠色通道，達到恢復生態(tài)的目的；另一方面彌補了由于公路修建對自然景觀的破壞，形成了天然隔音壁，降低了噪音對沿線居民的影響，減少了環(huán)境污染，降低了公路建設對社會環(huán)境的負面影響，提升了公路交通行業(yè)整體形象。 </p><

6、;p>　　三、新型的邊坡柔性防護系統(tǒng)原理與特點 </p><p>　　邊坡柔性防護系統(tǒng)是以高強度柔性網(wǎng)(菱形鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、高強度鋼絲格柵)作為主要構成部件，并以覆蓋(主動防護)和攔截(被動防護)兩大基本類型來防治各類斜坡坡面地質災害和雪崩、岸坡沖刷、爆破飛石、墜物等危害的柔性安全防護系統(tǒng)技術和產(chǎn)品，它是一種集構件設計與加工、系統(tǒng)配置設計與定型、現(xiàn)場設計選型、現(xiàn)場布置與施工設計的系統(tǒng)化技術。 </p

7、><p>　　邊坡柔性防護系統(tǒng)從防護原理和目的上可以分為主動防護系統(tǒng)（見圖 1）和被動防護系統(tǒng)（見圖 2）兩類。 </p><p><b>　　1、主動防護系統(tǒng) </b></p><p>　　主動防護系統(tǒng)是采用錨桿和支撐繩固定方式將鋼絲繩網(wǎng)和鋼絲網(wǎng)覆蓋在具有潛在地質災害的坡面上，從而實現(xiàn)坡面加固或限制落石運動范圍的一種邊坡柔性防護系統(tǒng)，見圖 1。

8、</p><p>　　圖 1 主動防護系統(tǒng) </p><p>　　主動柔性防護系統(tǒng)的機理是通過固定在錨桿或支撐繩上并施以一定預張拉的鋼繩網(wǎng)，以及在用作風化、剝落、坍塌或坡面防護目的中抑制細小顆粒微落或土體流失時輔以金屬格柵網(wǎng)或土工格柵，對整個邊坡形成連續(xù)支撐。 其預張拉作業(yè)使系統(tǒng)緊貼坡面并形成了局部巖坡或土體移動或在發(fā)生細小位移后將其裹縛于原位附近的預應力，從而實現(xiàn)其柔性防護的功能。 &l

9、t;/p><p>　　這種主動柔性防護系統(tǒng)是防治淺層邊坡失穩(wěn)的輕型開放式護坡系統(tǒng)。 由于系統(tǒng)的開放性，地下水可以自由排泄，避免了由于地下水壓力的升高而引起的邊坡失穩(wěn)問題；該系統(tǒng)除對穩(wěn)定邊坡有一定作用外，同時還能抑制邊坡遭受進一步的風化剝蝕，且對坡面形態(tài)特征無特殊要求，不破壞和改變坡面原有地貌形態(tài)和植被生長條件，其開放特征給隨后或今后有條件并需要時實施人工坡面綠化保留了必要的條件，綠色植物能夠在其開放的空間上自由生長，

10、植物根系的固土作用與坡面防護系統(tǒng)結為一體，從而抑制坡面破壞和水土流失，反過來又保護了地貌和坡面植被，實現(xiàn)最佳的邊坡防護和環(huán)境保護目的。 </p><p>　　2、 被動防護系統(tǒng) </p><p>　　被動防護系統(tǒng)是采用錨桿、鋼柱、支撐繩和拉錨繩等固定方式將鋼絲繩網(wǎng)在坡面上形成柵欄形式的攔石網(wǎng)，從而實現(xiàn)攔截落石的一種邊坡柔性防護系統(tǒng)，見圖 2。 該系統(tǒng)是一種能夠攔截和堆存落石的柔性攔石網(wǎng)。與

11、傳統(tǒng)攔擋結構的主要差別在于系統(tǒng)的柔性和強度足以吸收和分散傳遞預計的落石沖擊動能，即從觀念上一改傳統(tǒng)的剛性結構為高強度柔性結構來實現(xiàn)系統(tǒng)防護功能的有效性。 </p><p>　　圖 2 被動防護系統(tǒng) </p><p>　　被動防護以落石所具有的沖擊動能這一綜合參數(shù)作為最主要的設計參數(shù)，避開了傳統(tǒng)結構設計以荷載作為主要設計參數(shù)時所存在的沖擊荷載難以確定的問題，實現(xiàn)了結構的定量設計. 同時，由于

12、該系統(tǒng)所具有的明顯的柔性特征，使其能夠攔截高能量的大塊落石，并可實現(xiàn)結構的輕型化，充分體現(xiàn)了柔性防護的思想。 </p><p>　　四、邊坡柔性防護在實際工程中的應用及效果 </p><p><b>　　1、工程情況 </b></p><p>　　1.1 主動防護系統(tǒng)工程 </p><p>　　觀音巖水電站左岸進場公路莊

13、觀區(qū)后邊坡開挖坡高10m~12m，開挖坡比1：0.75，邊坡坡體物質組成主要為坡積碎石粘土含少量塊石，屬土質邊坡，結構松散，雨季極易受雨水沖蝕，水土流失嚴重，易于堵塞路基排水溝，坡體中孤石若失去支撐，易于滾落。 </p><p>　　此部位采用主動網(wǎng)中的GPS2網(wǎng)進行防護，錨桿長度3m。此系統(tǒng)作為永久性工程設置，防止上部巖體松動滑落。圖3 所示為采用鋼絲繩網(wǎng)主動防護的代表性邊坡完工后的情形。 </p>

14、<p>　　圖3 觀音巖電站左岸進場公路邊坡主動柔性防護工程 </p><p>　　1.2 被動防護系統(tǒng)工程 </p><p>　　左岸進場公路“觀塘①區(qū)”邊坡整體坡度約60°，局部超過70°，部分地段地形陡峻且公路緊貼坡腳通過。全段山體坡面基巖基本出露，為逆向坡，山體整體穩(wěn)定，但上部山體坡面裸露巖層受風化和卸荷影響產(chǎn)生松動脫落，雨季易于形成坡面落石、滾石

15、?！坝^塘②區(qū)”坡面泥質巖條帶風化剝蝕形成凹槽，上部砂巖層底部局部臨空形成倒懸?guī)r體；巖體進一步風化將造成上部倒懸?guī)r體崩塌脫落?！坝^塘③區(qū)”邊坡整體穩(wěn)定，但該區(qū)域坡面裸露巖層受風化卸荷剝蝕脫落，其上部巖層被切腳臨空，易于產(chǎn)生順層面滑落失穩(wěn)，同時部分脫落巖石在坡面殘留形成坡面危石。 </p><p>　　該部位沿邊坡開口線和征地紅線之間布設一道被動防護系統(tǒng)，系統(tǒng)型號為RX-050型環(huán)形網(wǎng)（系統(tǒng)對落石沖擊的抵抗能達500

16、KJ），系統(tǒng)高度H＝4m。如圖4 所示為采用鋼絲繩網(wǎng)被動防護的代表性邊坡完工后的情形。 </p><p>　　圖3 觀音巖電站左岸進場公路邊坡被動柔性防護工程 </p><p>　　1.3高邊坡攔石網(wǎng)工程實例 </p><p>　　攔石網(wǎng)為一種柵欄式柔性攔擋結構，又稱柔性被動防護系統(tǒng)，其主要功能在于攔截上部坡面滾落下來的落石，使下部建筑物或行車、行人等免遭落石危害。

17、該系統(tǒng)的金屬柔性網(wǎng)在早期主要采用鋼絲繩網(wǎng)，借助于減壓環(huán)的緩沖作用，其抗沖擊能力最大可達750 kJ，而隨著高強度鋼絲環(huán)形網(wǎng)的成功發(fā)明，系統(tǒng)的抗沖擊能力已提高到3 000 kJ，且從系統(tǒng)的工作特性和維護工作量減小等方面而言，環(huán)形網(wǎng)系統(tǒng)也表現(xiàn)出了明顯的技術經(jīng)濟優(yōu)勢，現(xiàn)已逐漸取代早期的鋼絲繩網(wǎng)。 </p><p>　　重慶大河口水電站副廠房建于大壩下游左岸，通過邊坡開挖來獲得建筑場地。設計開挖邊坡高145 m，頂部45

18、 m 開挖坡角為45°，中部60 m 坡角為 60°左右，下部坡角為75°左右。邊坡巖性為厚0.4～1.0 m 的層狀灰?guī)r，夾有厚度為0.1～0.2 m 的薄層灰?guī)r和頁巖，巖層走向與河流流向近于垂直，傾向上游，傾角為65°～75°，主要受3 組均傾向坡外但傾角不同的節(jié)理切割，節(jié)理間距一般為0.5～1.5 m，將巖體切割成0.3～1.5 m3 不等的巖塊。該邊坡開挖過程中，發(fā)生了多次落石危

19、害，爆破開挖后的邊坡仍存在大量危石，給下部副廠房的修建和建成后的運營均帶來隱患，為此必須考慮防護。在方案考慮初期，首先考慮了全坡面噴錨防護，但其最短工期為0.5 a，在此期間下部一切施工都必須停止，且估算投資較大。在這種情況下，剛被引入國內的柔性防護技術受到了該工程相關設計人員和咨詢專家的關注，并很快決定加以采用，同時也決定采用能夠快速實施的被動防護系統(tǒng)。 </p><p>　　現(xiàn)場勘探表明，落石主要來自上部70

20、 m 高的坡段，且頂部潛在落石塊體較大，最大可達1.5 m3 左右，下部最大塊體為0.8 m3 左右。據(jù)此，通過簡單的模擬計算可以粗略知道，若僅在落石多發(fā)區(qū)下部設置一道攔石網(wǎng)，其防護能級將高達2 000 kJ，特別是邊坡上緩下陡，上部落石在經(jīng)過過渡帶后很容易直接飛越下部攔石網(wǎng)，或者要求采用很高的系統(tǒng)高度。在這種情況下，設計采用了分段攔截的方式，即在開挖坡口線最高處以下45 和70 m 處分別設置攔石網(wǎng)，在這種位置，可能的落石最大動能分別

21、為1 000 和500 kJ，分別選用了RXI–100 和RX–050 型攔石網(wǎng)，長度分別為45 和70 m，如圖4。 </p><p>　　圖5大河口電站攔石網(wǎng)工程 </p><p><b>　　2、應用效果 </b></p><p>　　從已施工完成的工程中可以看出，無論主動柔性防護系統(tǒng)或被動柔性防護系統(tǒng)，均在公路工程邊坡安全防護方面，發(fā)揮

22、了顯著成效。柔性防護網(wǎng)是在采用國際最新坡面防護及巖石攔截標準的基礎上設計而成。與傳統(tǒng)的施工方法相比，該系統(tǒng)克服了剛性防護施工中諸多弊端，采用模塊化安裝方式、縮短了工期和施工費用，整個系統(tǒng)由高強度鋼絲繩柔性、錨桿及其它安裝附件組合安裝而成。 </p><p>　　柔性防護網(wǎng)以高強度鋼絲繩柔性網(wǎng)（菱形鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、高強度鋼絲格柵）作為主要構成部分，并以覆蓋、緊固來防治坡面巖石崩塌、滾落、爆破飛石等危害的鋼絲繩柔性

23、防護系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)的技術得到很好的發(fā)展和應用，其成熟的柔性防護新技術，完善的施工應用技術、標準的模塊化操作，使柔性防護網(wǎng)成為邊坡地質災害得到大規(guī)模的應用。 </p><p><b>　　五、結束語 </b></p><p>　　綜上所述，公路邊坡柔性防護的種類繁多，在具體的工程項目施工中，要根據(jù)工程項目的實際情況來選擇恰當?shù)倪吰氯嵝苑雷o方法，從而構建和諧的工程景觀，